Cytoskelet, buněčné interakcené interakce a extracelulární ... · akti áktinová i t diá í ik t b l MT filamenta - AF ... rhodamin Bi8120 Aplikovaná ... • geneti ké h

Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie – 7.3.2012Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie – 7.3.2012

Cytoskelet buněčné interakceCytoskelet buněčné interakceCytoskelet, buněčné interakce a extracelulární matrix

Cytoskelet, buněčné interakce a extracelulární matrixa extracelulární matrixa extracelulární matrix

doc. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc.Ústav experimentální biologie

doc. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc.Ústav experimentální biologieÚstav experimentální biologiePřírodovědecká fakulta MU

Ústav experimentální biologiePřírodovědecká fakulta MU

Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 03 / 7.3.2012Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 03 / 7.3.2012

Program přednášky:Program přednášky:

1 Cytoskelet1 Cytoskelet

Program přednášky:Program přednášky:

1. Cytoskelet medicínské aspekty – využití v diagnostice

1. Cytoskelet medicínské aspekty – využití v diagnostice medicínské aspekty – poruchy cytoskeletálních

komponent a asociovaných proteinů medicínské aspekty – poruchy cytoskeletálních

komponent a asociovaných proteinů cytoskeletální toxiny – praktické aplikace

2 M ib ěč é i t k j

cytoskeletální toxiny – praktické aplikace

2 M ib ěč é i t k j2. Mezibuněčné interakce a spoje medicínské aspekty – poruchy interakcí a spojů

2. Mezibuněčné interakce a spoje medicínské aspekty – poruchy interakcí a spojů

3. Extracelulární matrix (ECM)3. Extracelulární matrix (ECM) medicínské aspekty – poruchy ECM medicínské aspekty – poruchy ECM


CYTOSKELET:CYTOSKELET:CYTOSKELET:

di í ké k (di ik h )

CYTOSKELET:

di í ké k (di ik h )medicínské aspekty (diagnostika, poruchy)

cytoskeletální toxiny (aplikace)

medicínské aspekty (diagnostika, poruchy)

cytoskeletální toxiny (aplikace)cytoskeletální toxiny (aplikace)cytoskeletální toxiny (aplikace)


Funkce cytoskeletuFunkce cytoskeletu

• morfologické / strukturální• morfologické / strukturálnítvar buněk včetně cytoplazmatických protruzí, odolnost vůči vnějším mechanickým vlivům, tvar buněk včetně cytoplazmatických protruzí, odolnost vůči vnějším mechanickým vlivům, j ý ,vnitřní organizace buňky

j ý ,vnitřní organizace buňky

• pohybovéintracelulární transport, pohyb chromosomů v

• pohybovéintracelulární transport, pohyb chromosomů vintracelulární transport, pohyb chromosomů v anafázi, pohyb buněk po substrátu, pohyb buněk pomocí kinocilií, svalová kontrakce

intracelulární transport, pohyb chromosomů v anafázi, pohyb buněk po substrátu, pohyb buněk pomocí kinocilií, svalová kontrakcebuněk pomocí kinocilií, svalová kontrakcebuněk pomocí kinocilií, svalová kontrakce


kti ákti á ik t b l MTik t b l MTi t diá íi t diá íaktinováfilamenta - AF

(7 nm)

aktinováfilamenta - AF

(7 nm)

mikrotubuly - MT(25 nm)

mikrotubuly - MT(25 nm)

intermediárnífilamenta - IF

(10 nm)

intermediárnífilamenta - IF

(10 nm)


MIKROTUBULY (MT)MIKROTUBULY (MT)MIKROTUBULY (MT)MIKROTUBULY (MT)

• tubulin:• tubulin:• tubulin:v MT heterodimer: a podjednotky

tubulin (pouze v MTOC)

• tubulin:v MT heterodimer: a podjednotky

tubulin (pouze v MTOC)-tubulin (pouze v MTOC) • MTOC = mikrotubuly organizující centrum

á í ě í

-tubulin (pouze v MTOC) • MTOC = mikrotubuly organizující centrum

á í ě í(centrosom, bazální tělíska) (centrosom, bazální tělíska)


Typy mikrotubulárních struktur Typy mikrotubulárních struktur ypyv živočišných buňkách a jejich funkce:ypy

v živočišných buňkách a jejich funkce:

• MTOC (mikrotubuly organizující centrum) • MTOC (mikrotubuly organizující centrum)

• síť cytoplazmatických mikrotubulů intracelulární transport buněčných struktur

• síť cytoplazmatických mikrotubulů intracelulární transport buněčných strukturintracelulární transport buněčných struktur tvorba axonů a axonální transport

intracelulární transport buněčných struktur tvorba axonů a axonální transport

• mitotický aparát (dělicí vřeténko) pohyb chromozomů při mitóze / meióze

• mitotický aparát (dělicí vřeténko) pohyb chromozomů při mitóze / meiózepohyb chromozomů při mitóze / meióze

• kinocilie (bičíky, řasinky)

pohyb chromozomů při mitóze / meióze

• kinocilie (bičíky, řasinky) pohyb buněk pohyb buněk


Asociované proteiny (s MT) a jejich poruchy:Asociované proteiny (s MT) a jejich poruchy:p y ( ) j j p yp y ( ) j j p y

N t é APN t é APNemotorové AP:• MAPs (MAP-1, MAP-2, ...)Nemotorové AP:• MAPs (MAP-1, MAP-2, ...)( , , )• tau-proteiny

( , , )• tau-proteiny

Motorové AP:Motorové AP:• ATP-ázová aktivita• dyneiny (pohyb od + konce k konci)• ATP-ázová aktivita• dyneiny (pohyb od + konce k konci)• dyneiny (pohyb od + konce k – konci)• kinesiny (pohyb od – konce k + konci)• dyneiny (pohyb od + konce k – konci)• kinesiny (pohyb od – konce k + konci)y (p y )y (p y )


TauopatieTauopatieTauopatie• tau-protein kódovaný genem MAPT (17q21)• ve fosforylované formě stabilizuje MT (axony)

Tauopatie• tau-protein kódovaný genem MAPT (17q21)• ve fosforylované formě stabilizuje MT (axony)ve fosforylované formě stabilizuje MT (axony)• abnormální depozity hyperfosforylovaného tau-

proteinu

ve fosforylované formě stabilizuje MT (axony)• abnormální depozity hyperfosforylovaného tau-

proteinuproteinu tělo neuronu a dendrity (Alzheimerova

choroba)

proteinu tělo neuronu a dendrity (Alzheimerova

choroba)choroba) neurony i gliové buňky (ostatní tauopatie)

• Pick´s Disease

choroba) neurony i gliové buňky (ostatní tauopatie)

• Pick´s DiseasePick s DiseaseFrontotemporal Dementia with Parkinsonism Linked to Chromosome 17 (FTDP-17)

Pick s DiseaseFrontotemporal Dementia with Parkinsonism Linked to Chromosome 17 (FTDP-17)Linked to Chromosome 17 (FTDP 17)Kortikobazální degeneraceProgressive supranuclear palsy (obrna/ochrnutí)

Linked to Chromosome 17 (FTDP 17)Kortikobazální degeneraceProgressive supranuclear palsy (obrna/ochrnutí)Progressive supranuclear palsy (obrna/ochrnutí)Alzheimerova choroba (AD)Progressive supranuclear palsy (obrna/ochrnutí)Alzheimerova choroba (AD)


Tauopatie


Možné příčiny tauopatiíMožné příčiny tauopatií

Tauists and βaptists United - Well Almost!Science 293 ,1446-1447 , 2001


Pick’s DiseasePick’s DiseasePick s DiseasePick s Disease


Alzheimerova chorobaAlzheimerova chorobaAlzheimerova choroba• jeden z typů stařecké demence

7 10% d 65 l t 40% d 80 l t

Alzheimerova choroba• jeden z typů stařecké demence

7 10% d 65 l t 40% d 80 l t• 7-10% nad 65 let, 40% nad 80 let• ztráta paměti (nejprve krátkodobá), dezorientace • 7-10% nad 65 let, 40% nad 80 let• ztráta paměti (nejprve krátkodobá), dezorientace p ( jp ),

(prostorová, časová), halucinace, upoutání na lůžko, smrt

p ( jp ),(prostorová, časová), halucinace, upoutání na lůžko, smrt,

• histologická diagnostika post mortem:senilní plaky ( amyloid) extracelulárně

,• histologická diagnostika post mortem:

senilní plaky ( amyloid) extracelulárněsenilní plaky (-amyloid) - extracelulárněneurofibrilární vřeténka (forforylovaný tau-protein)

i t l lá ě

senilní plaky (-amyloid) - extracelulárněneurofibrilární vřeténka (forforylovaný tau-protein)

i t l lá ě– intracelulárně• komplexní onemocnění (genetické predispozice,

– intracelulárně• komplexní onemocnění (genetické predispozice, p (g p p

vlivy prostředí - např. hliník, věk)p (g p p

vlivy prostředí - např. hliník, věk)



AKTINOVÁ FILAMENTA (AF)AKTINOVÁ FILAMENTA (AF)AKTINOVÁ FILAMENTA (AF)AKTINOVÁ FILAMENTA (AF)

• G-aktin (globulární) F-aktin (fibrilární)• G-aktin (globulární) F-aktin (fibrilární)• G aktin (globulární) F aktin (fibrilární)

• AF tenčí, pružnější, kratší (ve srovnání s MT)

• G aktin (globulární) F aktin (fibrilární)

• AF tenčí, pružnější, kratší (ve srovnání s MT)• celková délka AF v buňce ~30x větší (ve srovnání

s MT)• celková délka AF v buňce ~30x větší (ve srovnání

s MT)


Typy aktinových struktur v živočišných buňkáchTypy aktinových struktur v živočišných buňkách

• síť aktinových filament v cytoplazmě• síť aktinových filament v cytoplazmě• síť aktinových filament v cytoplazmě• membránový skelet (buněčný kortex)• síť aktinových filament v cytoplazmě• membránový skelet (buněčný kortex)• stresová vlákna • formování cytoplazmatických protruzí:• stresová vlákna • formování cytoplazmatických protruzí:• formování cytoplazmatických protruzí:

microvilli • formování cytoplazmatických protruzí:

microvilli lamellipodia, filopodia

• kontraktilní prstenec (ring)lamellipodia, filopodia

• kontraktilní prstenec (ring)kontraktilní prstenec (ring)kontraktilní prstenec (ring)


microvilli

lamellipodiakontraktilní ring lamellipodiafilopodia


Funkce aktinových filamentFunkce aktinových filamentFunkce aktinových filamentFunkce aktinových filament

• intracelulární transport (síť cytoplazmatických AF)• intracelulární transport (síť cytoplazmatických AF)intracelulární transport (síť cytoplazmatických AF)• lokomoce, fagocytóza (stresová vlákna, lamellipodia)• interakce buněk se substrátem (fokální adheze)

intracelulární transport (síť cytoplazmatických AF)• lokomoce, fagocytóza (stresová vlákna, lamellipodia)• interakce buněk se substrátem (fokální adheze)• interakce buněk se substrátem (fokální adheze)• změny tvaru buňky, axonální růst (lamellipodia,

filopodia)

• interakce buněk se substrátem (fokální adheze)• změny tvaru buňky, axonální růst (lamellipodia,

filopodia)filopodia)• cytokineze (kontraktilní ring)• perforace vajíčka při fertilizaci (polymerace aktinu

filopodia)• cytokineze (kontraktilní ring)• perforace vajíčka při fertilizaci (polymerace aktinu• perforace vajíčka při fertilizaci (polymerace aktinu

v akrosomech)• zvětšení buněčného povrchu

• perforace vajíčka při fertilizaci (polymerace aktinu v akrosomech)

• zvětšení buněčného povrchu• zvětšení buněčného povrchumikroklky (microvilli) - střevní epitel světločivné výběžky tyčinky sítnice

• zvětšení buněčného povrchumikroklky (microvilli) - střevní epitel světločivné výběžky tyčinky sítnicesvětločivné výběžky - tyčinky sítnice stereocilie - kochleární epitelsvětločivné výběžky - tyčinky sítnice stereocilie - kochleární epitel


Nemotorové asociované proteiny:Nemotorové asociované proteiny:Nemotorové asociované proteiny: polymerace a prostorové uspořádání AFNemotorové asociované proteiny: polymerace a prostorové uspořádání AF

- nukleace: ARPs (actin related proteins) jiš ě í l G k i h i

- nukleace: ARPs (actin related proteins) jiš ě í l G k i h i- zajištění poolu G-aktinu: thymosiny

- regulace délky AF: -aktinin, Cap Z protein, - zajištění poolu G-aktinu: thymosiny- regulace délky AF: -aktinin, Cap Z protein,

capping protein- stimulace polymerace AF: profilin

capping protein- stimulace polymerace AF: profilinstimulace polymerace AF: profilin- depolymerace AF: cofilin, ADF, depactin- spojování AF: filamin ABP gelactin villin

stimulace polymerace AF: profilin- depolymerace AF: cofilin, ADF, depactin- spojování AF: filamin ABP gelactin villin- spojování AF: filamin, ABP, gelactin, villin,

fimbrin, fascin, -aktininštěpení AF: gelsolin brevin

- spojování AF: filamin, ABP, gelactin, villin, fimbrin, fascin, -aktinin

štěpení AF: gelsolin brevin- štěpení AF: gelsolin, brevin- štěpení AF: gelsolin, brevin


Motorové asociované proteiny:Motorové asociované proteiny:Motorové asociované proteiny: pohybové funkce AFMotorové asociované proteiny: pohybové funkce AF

• myosiny• myosiny konvenční (typ II)

cytokineze, svalová kontrakce konvenční (typ II)

cytokineze, svalová kontrakcecytokineze, svalová kontrakce nekonvenční (typ I, III až XV)

h b b á ý h iklů

cytokineze, svalová kontrakce nekonvenční (typ I, III až XV)

h b b á ý h iklů pohyb membránových veziklův blízkosti plazmatické membrány pohyb membránových veziklů

v blízkosti plazmatické membrány tvorba vnitřní struktury protruzí

plazmatické membrány tvorba vnitřní struktury protruzí

plazmatické membrány• tropomyosin, troponin• tropomyosin, troponin


Změny AF a AP jako příčina onemocněníZměny AF a AP jako příčina onemocněníy a ja o p a o oy a ja o p a o o

Změny exprese isoforem aktinuZměny exprese isoforem aktinuy p• kardiomyocyty u pacientů se srdečními příhodami

(patologická exprese -skeletálního aktinu)

y p• kardiomyocyty u pacientů se srdečními příhodami

(patologická exprese -skeletálního aktinu)

Mutace v genech pro aktin i APMutace v genech pro aktin i APg p• např. nemaline myopatie

g p• např. nemaline myopatie


INTERMEDIÁRNÍ FILAMENTA (IF)INTERMEDIÁRNÍ FILAMENTA (IF)• stavební protein se liší podle histogenetického

typu tkáně využití v diagnostice• stavební protein se liší podle histogenetického

typu tkáně využití v diagnostice• fibrilární molekula, vždy IF-doména na N-konci • funkce IF:• fibrilární molekula, vždy IF-doména na N-konci • funkce IF:• funkce IF:

zvýšení mechanické odolnosti buňky, d t i t l k li l i t

• funkce IF: zvýšení mechanické odolnosti buňky, d t i t l k li l i tdeterminace tvaru, lokalizace organel, integrace cytoskeletudeterminace tvaru, lokalizace organel, integrace cytoskeletu


Třídy intermediárních filamentTřídy intermediárních filament(I) a (II) keratiny• epiteliální buňky(I) a (II) keratiny• epiteliální buňkyp y• AP: filagrin, plectin, dermoplakin(III) vimentin, desmin, GFAP, synemin,

p y• AP: filagrin, plectin, dermoplakin(III) vimentin, desmin, GFAP, synemin,(III) vimentin, desmin, GFAP, synemin,

peripherin• pojivová tkáň, svalové buňky, neuroglie

(III) vimentin, desmin, GFAP, synemin, peripherin

• pojivová tkáň, svalové buňky, neuroglie p j , y, g• AP: plectin, filensin, epinemin, paranemin(IV) neurofilamenta, -internexin

p j , y, g• AP: plectin, filensin, epinemin, paranemin(IV) neurofilamenta, -internexin(IV) neurofilamenta, internexin• neurony• AP: plectin

(IV) neurofilamenta, internexin• neurony• AP: plectinp(V) jaderné laminy(VI) nestin

p(V) jaderné laminy(VI) nestin(VI) nestin• neuronální kmenové buňky, nádorově

transformované buňky endotelie

(VI) nestin• neuronální kmenové buňky, nádorově

transformované buňky endotelieBi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 03 / 7.3.2012Bi8120 Aplikovaná buněčná biologie / 03 / 7.3.2012

transformované buňky, endotelietransformované buňky, endotelie

vimentin / DNA(f b bl )vimentin / DNA(f b bl )

cytokeratin / DNAcytokeratin / DNA

(fibroblasty)(fibroblasty)

cytokeratin / DNA(epitelie)cytokeratin / DNA(epitelie)




Řez jazykem krysyŘez jazykem krysyŘez jazykem krysyŘez jazykem krysy

cytokeratin / DNAcytokeratin / DNA cytokeratin / vimentin / DNAcytokeratin / vimentin / DNA


Imunohistochemická detekce proteinů IFImunohistochemická detekce proteinů IF

cytokeratincytokeratin vimentinvimentin


Alexandrova choroba (Alexander disease)Alexandrova choroba (Alexander disease)Alexandrova choroba (Alexander disease)• fatální neurodegenerativní onemocnění• dominantní mutace v genu pro GFAP

Alexandrova choroba (Alexander disease)• fatální neurodegenerativní onemocnění• dominantní mutace v genu pro GFAP• dominantní mutace v genu pro GFAP• tvorba tzv. Rosenthal fibers v mozkové tkáni

(eosinofilní okrouhlé nebo protáhlé struktury

• dominantní mutace v genu pro GFAP• tvorba tzv. Rosenthal fibers v mozkové tkáni

(eosinofilní okrouhlé nebo protáhlé struktury(eosinofilní okrouhlé nebo protáhlé struktury produkované astrocyty)(eosinofilní okrouhlé nebo protáhlé struktury produkované astrocyty)


Alexandrova choroba (Alexander disease)Alexandrova choroba (Alexander disease)Alexandrova choroba (Alexander disease)• přehled dosud identifikovaných mutací v genu

pro GFAP:

Alexandrova choroba (Alexander disease)• přehled dosud identifikovaných mutací v genu

pro GFAP:pro GFAP:pro GFAP:


CYTOSKELETÁLNÍ TOXINYCYTOSKELETÁLNÍ TOXINY• místem zásahu MT nebo AF• inhibitory polymerace nebo depolymerace• místem zásahu MT nebo AF• inhibitory polymerace nebo depolymerace• inhibitory polymerace nebo depolymerace• přírodní látky (rostlinné alkaloidy, mykotoxiny)• inhibitory polymerace nebo depolymerace• přírodní látky (rostlinné alkaloidy, mykotoxiny)

Vinca rosea /Catharanthus roseusVinca rosea /Catharanthus roseusCatharanthus roseus(barvínek růžový)Catharanthus roseus(barvínek růžový)


Mikrotubulární toxiny - inhibitory polymeraceMikrotubulární toxiny - inhibitory polymerace• tzv. vinca-alkaloidy (Vinca major)

vinkristin, vinblastin, vinorelbin• tzv. vinca-alkaloidy (Vinca major)

vinkristin, vinblastin, vinorelbinvinkristin, vinblastin, vinorelbin • mechanismus:

tvorba parakrystalů z molekul tubulinu

vinkristin, vinblastin, vinorelbin • mechanismus:

tvorba parakrystalů z molekul tubulinutvorba parakrystalů z molekul tubulinu• využití:

tvorba parakrystalů z molekul tubulinu• využití:

chemoterapie - např. Velban, Navelbinchemoterapie - např. Velban, Navelbina e ba e b


Mikrotubulární toxiny - inhibitory polymeracel hi i (C l hi t l ) l id

Mikrotubulární toxiny - inhibitory polymeracel hi i (C l hi t l ) l id• colchicine (Colchicum autumnale), colcemide

• mechanismus:• colchicine (Colchicum autumnale), colcemide• mechanismus:

vazba na molekuly tubulinu• využití:

vazba na molekuly tubulinu• využití:využití:

cytogenetická vyšetření - tzv. c-mitózypolyploidizace u rostlin

využití:cytogenetická vyšetření - tzv. c-mitózypolyploidizace u rostlinpolyploidizace u rostlinléčba ataků dny (pakostnice)polyploidizace u rostlinléčba ataků dny (pakostnice)


Poruchy sítě MT po působení vinblastinuPoruchy sítě MT po působení vinblastinuPoruchy sítě MT po působení vinblastinu Poruchy sítě MT po působení vinblastinu

-tubulin / DNA-tubulin / DNA

linie 3T3linie 3T3 linie MDCKlinie MDCKlinie 3T3(myš - kožní vazivo)

linie 3T3(myš - kožní vazivo)

linie MDCK(pes - ledviny)

linie MDCK(pes - ledviny)


Mikrotubulární toxiny - inhibitory depolymeraceMikrotubulární toxiny - inhibitory depolymerace• paclitaxel (Taxus baccata), docetaxel• mechanismus:• paclitaxel (Taxus baccata), docetaxel• mechanismus:mechanismus:

stabilizace mikrotubulůvyužití:

mechanismus:stabilizace mikrotubulůvyužití:• využití:chemoterapie - Taxol, Taxotere

• využití:chemoterapie - Taxol, Taxotere


Toxiny aktinových filament - inhibitory polymeraceToxiny aktinových filament - inhibitory polymerace• cytochalasiny, latrunculin• mechanismus:• cytochalasiny, latrunculin• mechanismus:

vazba na barber end nebo na G-aktin• využití:

vazba na barber end nebo na G-aktin• využití:• využití:

základní i aplikovaný výzkum• využití:

základní i aplikovaný výzkum

Lidský kožní fibroblastcytochalasinLidský kožní fibroblastcytochalasin

F-aktinF-aktin


Toxiny aktinových filament - inhibitory depolymeraceToxiny aktinových filament - inhibitory depolymeracey ý y p y• phalloidin (Amanita phalloides), jasplakinolid• mechanismus:

y ý y p y• phalloidin (Amanita phalloides), jasplakinolid• mechanismus:• mechanismus:

vazba na F-aktin, stabilizace filamentžití

• mechanismus:vazba na F-aktin, stabilizace filament

žití• využití:základní výzkum (vizualizace aktinových filament)

• využití:základní výzkum (vizualizace aktinových filament)ý ( ý )ý ( ý )

F ktiF ktiF-aktin:phalloidin -rhodamin

F-aktin:phalloidin -rhodaminrhodaminrhodamin


MEZIBUNĚČNÉ INTERAKCE A SPOJE:MEZIBUNĚČNÉ INTERAKCE A SPOJE:MEZIBUNĚČNÉ INTERAKCE A SPOJE:MEZIBUNĚČNÉ INTERAKCE A SPOJE:

medicínské aspekty - poruchy interakcí a spojůmedicínské aspekty - poruchy interakcí a spojů


MEZIBUNĚČNÉ INTERAKCEMEZIBUNĚČNÉ INTERAKCE• principem selektivní exprese receptorů CAM

(cell adhesion molecules)• principem selektivní exprese receptorů CAM

(cell adhesion molecules)(cell adhesion molecules)• interakce CAM: navzájem mezi buňkami (cell-cell)

(cell adhesion molecules)• interakce CAM: navzájem mezi buňkami (cell-cell)

s ECM (cell-matrix) • vazba na cytoskelet uvnitř buňky (stabilizace)

s ECM (cell-matrix) • vazba na cytoskelet uvnitř buňky (stabilizace)• vazba na cytoskelet uvnitř buňky (stabilizace)• regulace změnou lokalizace (membrána vs. vezikly)• vazba na cytoskelet uvnitř buňky (stabilizace)• regulace změnou lokalizace (membrána vs. vezikly)

4 rodiny CAM: integriny4 rodiny CAM: integrinyselektinyICAMs (imunoglobulin-like CAMs)selektinyICAMs (imunoglobulin-like CAMs)ICAMs (imunoglobulin like CAMs) kadherinyICAMs (imunoglobulin like CAMs) kadheriny



Integriny• hlavní komponenta interakcí buněk s ECMIntegriny• hlavní komponenta interakcí buněk s ECM• hlavní komponenta interakcí buněk s ECM• dimery: (18 typů) a (8 typů) podjednotka• hlavní komponenta interakcí buněk s ECM• dimery: (18 typů) a (8 typů) podjednotkaFunkce:• fokální adheze (vazba na AF) Funkce:• fokální adheze (vazba na AF) ( )• pohyb buněk v ECM (fibroblasty, leukocyty)• interakce trombocytů, resp. gamet při fertilizaci

( )• pohyb buněk v ECM (fibroblasty, leukocyty)• interakce trombocytů, resp. gamet při fertilizaciinterakce trombocytů, resp. gamet při fertilizaci

Leukocyte Adhesion Deficiency (LAD)

interakce trombocytů, resp. gamet při fertilizaci

Leukocyte Adhesion Deficiency (LAD)Leukocyte Adhesion Deficiency (LAD)• dědičná (AR) porucha tvorby CD18 (podjednotka 2 integrinu)

Leukocyte Adhesion Deficiency (LAD)• dědičná (AR) porucha tvorby CD18 (podjednotka 2 integrinu)2 integrinu)

• nedostatečná adheze leukocytů k endotelu cév → imunodeficience časté bakteriální infekce

2 integrinu)• nedostatečná adheze leukocytů k endotelu cév →

imunodeficience časté bakteriální infekceimunodeficience, časté bakteriální infekce• transplantace kostní dřeně

imunodeficience, časté bakteriální infekce• transplantace kostní dřeně


Leukocyte Adhesion Deficiency (LAD)Leukocyte Adhesion Deficiency (LAD)

Canine Leukocyte AdhesionCanine Leukocyte AdhesionCanine Leukocyte Adhesion Deficiency (CLAD)• irský setr

Canine Leukocyte Adhesion Deficiency (CLAD)• irský setr• irský setr • mutační analýza • genetické testování

• irský setr • mutační analýza • genetické testování• genetické testování• genetické testování


MEZIBUNĚČNÉ SPOJE A ADHEZEMEZIBUNĚČNÉ SPOJE A ADHEZE

Gap junctions = "kanálky" umožňující průchod vody a malých rozpustných molekul = o průměru 1,5 nm

Gap junctions = "kanálky" umožňující průchod vody a malých rozpustných molekul = o průměru 1,5 nmý p ý p ,

• konexin (6 molekul) → konexonTight junctions těsné spojení sousedních buněk v

ý p ý p ,• konexin (6 molekul) → konexonTight junctions těsné spojení sousedních buněk vTight junctions = těsné spojení sousedních buněk v

epitelu, obvykle v blízkosti apikální stranyl di l di t i ll li JAM

Tight junctions = těsné spojení sousedních buněk v epitelu, obvykle v blízkosti apikální stranyl di l di t i ll li JAM• claudin, occludin, tricellulin, JAMs• claudin, occludin, tricellulin, JAMs


Hypomagnesemie (dědičná varianta)t kód jí í l di 16 (3 27)

Hypomagnesemie (dědičná varianta)t kód jí í l di 16 (3 27)• mutace v genu kódujícím claudin 16 (3q27)

• porucha transportu hořčíku é á

• mutace v genu kódujícím claudin 16 (3q27)• porucha transportu hořčíku

é á• hladina Mg2+ v séru regulována ledvinami (reabsorbce v proximálním tubulu) í á ř č

• hladina Mg2+ v séru regulována ledvinami (reabsorbce v proximálním tubulu) í á ř č• nízká hladina Mg2+ v krvi → křeče

• identifikováno 15 různých mutací CLDN16• nízká hladina Mg2+ v krvi → křeče• identifikováno 15 různých mutací CLDN16ýý


Adherentní spojeAdherentní spoje• vazba na aktinová filamenta (AF) → propojení AF v

sousedních buňkách prostřednictvím CAMs• vazba na aktinová filamenta (AF) → propojení AF v

sousedních buňkách prostřednictvím CAMsp• kadherin – -katenin – -katenin – AF

í é ř í

p• kadherin – -katenin – -katenin – AF

í é ř í• místa lokalizace: cytoplazmatické plaky (vnitřní strana plazmatické membrány)

• místa lokalizace: cytoplazmatické plaky (vnitřní strana plazmatické membrány)

aktin / -kateninaktin / -katenin


Desmosomyb i t diá í fil t (IF) j í IF

Desmosomyb i t diá í fil t (IF) j í IF• vazba na intermediární filamenta (IF) → propojení IF

v sousedních buňkách prostřednitvím CAMs• vazba na intermediární filamenta (IF) → propojení IF

v sousedních buňkách prostřednitvím CAMs• kadheriny (desmoglein, desmocollin) – plakoglobin,

plakofilin – desmoplakin – IF• kadheriny (desmoglein, desmocollin) – plakoglobin,

plakofilin – desmoplakin – IFp p• místa lokalizace: cytoplazmatické plaky (vnitřní

strana plazmatické membrány)

p p• místa lokalizace: cytoplazmatické plaky (vnitřní

strana plazmatické membrány)strana plazmatické membrány)strana plazmatické membrány)


Pemphigus vulgarist i it í k ž í h b

Pemphigus vulgarist i it í k ž í h b• autoimunitní kožní choroba

• syntéza protilátek proti desmogleinu 1 a 3 í í í

• autoimunitní kožní choroba• syntéza protilátek proti desmogleinu 1 a 3

í í í• poruchy adhezivních vlastností epitelií → tvorba puchýřů

• poruchy adhezivních vlastností epitelií → tvorba puchýřů

• léčba kortikoidy • léčba kortikoidy

anti-IgGanti-IgG


INTERAKCE MEZI BUŇKAMI A SUBSTRÁTEM / ECMINTERAKCE MEZI BUŇKAMI A SUBSTRÁTEM / ECM

Hemidesmosomy = připojení IF k ECM prostřednictvím CAMs

Hemidesmosomy = připojení IF k ECM prostřednictvím CAMs

Fokální adheze = připojení AF k ECM prostřednictvím CAMs

Fokální adheze = připojení AF k ECM prostřednictvím CAMsCAMsCAMs


Muskulární dystrofieti ké h i t k í i kti ECM

Muskulární dystrofieti ké h i t k í i kti ECM• genetické poruchy interakcí mezi aktinem a ECM

• Duchenova, Beckerova• genetické poruchy interakcí mezi aktinem a ECM• Duchenova, Beckerova• mutace v genu pro dystrofin

(interakce aktin – dystroglykan)• mutace v genu pro dystrofin

(interakce aktin – dystroglykan)( y g y )( y g y )

dystrofin / DAPI(normální exprese)dystrofin / DAPI(normální exprese)


(normální exprese)(normální exprese)

svalová vláknapojivová tkáňsvalová vláknapojivová tkáň


p jp j

EXTRACELULÁRNÍ MATRIX (ECM):EXTRACELULÁRNÍ MATRIX (ECM):EXTRACELULÁRNÍ MATRIX (ECM):EXTRACELULÁRNÍ MATRIX (ECM):

medicínské aspekty - poruchy ECMmedicínské aspekty - poruchy ECM


Extracelulární matrix (ECM)š é řá á í á

Extracelulární matrix (ECM)š é řá á í á• odlišné uspořádání a vlastnosti v závislosti na typu

tkáně• odlišné uspořádání a vlastnosti v závislosti na typu

tkáně• pojivové tkáně (kosti, šlachy, chrupavky, sklivec):

převaha ECM (nutnost mechanické pevnosti)• pojivové tkáně (kosti, šlachy, chrupavky, sklivec):

převaha ECM (nutnost mechanické pevnosti)převaha ECM (nutnost mechanické pevnosti)• svaly, epitely:

minimum ECM (mechanickou oporu zajišťuje

převaha ECM (nutnost mechanické pevnosti)• svaly, epitely:

minimum ECM (mechanickou oporu zajišťujeminimum ECM (mechanickou oporu zajišťuje cytoskelet)minimum ECM (mechanickou oporu zajišťuje cytoskelet)

Funkce ECM:Funkce ECM:1. Mechanická opora2. Specifické funkce tkání (vazba signálních molekul)1. Mechanická opora2. Specifické funkce tkání (vazba signálních molekul)2. Specifické funkce tkání (vazba signálních molekul)3. Regulace embryogeneze2. Specifické funkce tkání (vazba signálních molekul)3. Regulace embryogeneze


Složení ECMSložení ECM• buňky příslušné tkáně produkují složky ECM intracelulárně

a vylučují je exocytózou: • buňky příslušné tkáně produkují složky ECM intracelulárně

a vylučují je exocytózou: y j j y1. kolagen - základní strukturní komponenta (zajištění

pevnosti v tahu)

y j j y1. kolagen - základní strukturní komponenta (zajištění

pevnosti v tahu)p )2. elastin + fibrilin - komponenty elastických vláken

(zajištění pružnosti)

p )2. elastin + fibrilin - komponenty elastických vláken

(zajištění pružnosti)( j p )3. proteoglykany - výplňová komponenta (zábrana

stlačování)

( j p )3. proteoglykany - výplňová komponenta (zábrana

stlačování) )4. hyaluronany5 adhezivní glykoproteiny

)4. hyaluronany5 adhezivní glykoproteiny5. adhezivní glykoproteiny

• různé typy ECM v různých tkáních (izoformy, regulace

5. adhezivní glykoproteiny

• různé typy ECM v různých tkáních (izoformy, regulacerůzné typy ECM v různých tkáních (izoformy, regulace genové exprese)různé typy ECM v různých tkáních (izoformy, regulace genové exprese)


Poruchy syntézy kolagenuPoruchy syntézy kolagenu• osteogenesis imperfecta

defekt syntézy kolagenu I (bodová mutace, AD)• osteogenesis imperfecta

defekt syntézy kolagenu I (bodová mutace, AD)defekt syntézy kolagenu I (bodová mutace, AD)abnormality kostí, časté fraktury

id l i b ll

defekt syntézy kolagenu I (bodová mutace, AD)abnormality kostí, časté fraktury

id l i b ll• epidermolysis bollusa defekt syntézy kolagenu VII nebo keratinů (IF)

é ě ř á ž ýř

• epidermolysis bollusa defekt syntézy kolagenu VII nebo keratinů (IF)

é ě ř á ž ýřextrémně křehká pokožka (puchýře, traumata) extrémně křehká pokožka (puchýře, traumata)

OIOI EBEB



Poruchy elastických vlákenPoruchy elastických vláken• Marfanův syndrom

AD mutace v genu pro fibrillin 1• Marfanův syndrom

AD mutace v genu pro fibrillin 1AD mutace v genu pro fibrillin 1postižení kostry, CVS, kůže, očí

ti l

AD mutace v genu pro fibrillin 1postižení kostry, CVS, kůže, očí

ti l• cutis laxa AD mutace v genu pro elastin

č á ž á í

• cutis laxa AD mutace v genu pro elastin

č á ž á ínedostatečná pružnost tkání nedostatečná pružnost tkání

MSMS

CLCL




Documents

Cytoskelet, buněčné interakcené interakce a extracelulární ... · akti áktinová i t diá í ik t b l MT filamenta - AF ... rhodamin Bi8120 Aplikovaná ... • geneti ké h